(57)【要約】【課題】  冗長化されたコントローラ間の診断通信に失敗が発生した場合に、故障箇所を特定することを可能とする冗長化制御制御装置を実現する。【解決手段】  第１コントローラ及び第２コントローラが、シリアルバスを介して相互に通信すると共に、通信バスを介して上位装置と通信し、各コントローラは診断フレームを自側より相手側コントローラに送信するトランシーバーと相手側から送信された診断フレームを受信するレシーバーを具備する冗長化制御装置において、  前記第１コントローラ及び第２コントローラは、  自側トランシーバーの送信データのフィードバックチェック手段と、  相手側からの受信データに対する１ビット誤りまたは多ビット誤りを検出する、誤り検出手段と、を備える。【選択図】                    図１
2010165136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コントローラ及び第２コントローラが、シリアルバスを介して相互に通信すると共に通信バスを介して上位装置と通信し、各コントローラは診断フレームを自側より相手側コントローラに送信するトランシーバーと、相手側から送信された診断フレームを受信するレシーバーとを具備する冗長化制御装置において、
前記第１コントローラ及び第２コントローラは、
自側トランシーバーの送信データのフィードバックチェック手段と、
相手側からの受信データに対する１ビット誤りまたは多ビット誤りを検出する、誤り検出手段と、
を備えることを特徴とする冗長化制御装置。
【請求項２】
前記第１コントローラ及び第２コントローラは、前記フィードバックチェック手段のチェック結果及び前記誤り検出手段の検出結果の診断情報を前記上位装置に渡すことを特徴とする請求項１に記載の冗長化制御装置。
【請求項３】
前記上位装置は、前記第１コントローラ及び第２コントローラ渡された前記診断情報に基づいて故障箇所を特定する、判定処理手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の冗長化制御装置。
【請求項４】
前記判定処理手段は、
（イ）第１コントローラ側診断フレーム送信異常の場合には、第１コントローラ側送信パラレルバスの故障。
（ロ）第２コントローラ側診断フレーム送信異常の場合には、第２コントローラ側送信パラレルバスの故障。
（ハ）第１コントローラ側診断フレーム受信１ビットエラーで第２コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第１コントローラ側受信パラレルバスの故障。
（二）第２コントローラ側診断フレーム受信１ビットエラーで第１コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第２コントローラ側受信パラレルバスの故障。
（ホ）第１コントローラ側診断フレーム受信多ビットエラーまたは受信不能で第２コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第２シリアルバスの故障。
（へ）第２コントローラ側診断フレーム受信多ビットエラーまたは受信不能で第１コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第１シリアルバスの故障。
の判定アルゴリズムに基づき、故障箇所を特定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかにに記載の冗長化制御装置。
【請求項５】
前記診断フレームは、互いに全ビットが反転した２個のヘッダーを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかにに記載の冗長化制御装置。
【請求項６】
前記シリアルバスが二重化されると共に、前記第１コントローラ及び第２コントローラは、夫々二重化されたトランシーバー及びレシーバーを備え、一方のコントローラの診断情報を二重化されたシリアルバスの正常側を介して他方のコントローラに伝送し、他方のコントローラより上記上位装置に故障箇所の判定情報を渡すことを特徴とする請求項１に記載の冗長化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１コントローラ及び第２コントローラがシリアルバスを介して相互に通信すると共に通信バスを介して上位装置と通信し、各コントローラは診断フレームを自側より相手側コントローラに送信するトランシーバーと、相手側から送信された診断フレームを受信するレシーバーとを具備する冗長化制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の冗長化制御システムの構成例を示す機能ブロック図である。プラントの機器を制御するコントローラは、信頼性確保のために二重化されたハードウェア構成をとる。
【０００３】
冗長化された第１コントローラ１０及び第２コントローラ２０は、制御バス３０を介して上位装置４０と通信すると共に、第１シリアルバス５１及び第２シリアルバス５２で相互に通信を行って動作している。これらコントローラ１０及び２０の状態は、制御バス３０を介して接続された上位装置４０のオペレーターにより監視されている。
【０００４】
第１コントローラ１０及び第２コントローラ２０内部には、コントローラ間通信を制御する通信コントローラ１１及び２１を備えている。また、シリアルデータの送信を行うためのトランシーバー１２及び２２並びにシリアル通信の受信を行うためのレシーバー１３及び２３を備えている。
【０００５】
トランシーバー１２及び２２は、パラレルバスＰＢ１１のデータ及びパラレルバスＰＢ２１のデータをシリアル変換して相手コントローラのレシーバー２３及び１３にシリアル送信を行う。レシーバー１３及び２３は、シリアルで受信したデータをパラレル変換し、パラレルバスＰＢ１２及びパラレルバスＰＢ２２を介して通信コントローラ１１及び２１に送る。
【０００６】
第１コントローラ１０は診断フレーム６０を、第１シリアルバス５１を介して第２コントローラ２０に送り、第２コントローラ２０は受信した診断フレームを、第２シリアルバス５２を介して第１コントローラ１０に返す。
【０００７】
図６は、従来の診断フレームの一般的な構成図であり、診断フレームヘッダＤ１、診断用データＤ２、ＣＲＣ等のフレームチェックシーケンスＤ３で構成されている。
【０００８】
第１コントローラ１０は、送信した診断フレームが正しく返された場合にはシリアルバス５１、５２は正常であり、正しい応答がない場合は、シリアルバスの故障とみなし上位装置４０に通知し、アラーム等をあげてオペレーターに警報する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２０９５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の診断通信の手法では、診断フレームの異常受信があった場合、診断フレームの通信経路のどこで故障が発生したのかを特定することができない。
【００１１】
即ち、診断の失敗は、第１コントローラ１０のパラレルバスＰＢ１１，ＰＢ１２及び第２コントローラ２０のパラレルバスＰＢ２１，ＰＢ２２並びにシリアルバス５１，５２の６箇所のどこか一箇所でも故障すると発生することになり、正確な故障箇所が特定することができず、どこを交換すれば正常に戻るのかが判断できなかった。
【００１２】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、冗長化されたコントローラ間の診断通信に失敗が発生した場合に、故障箇所を特定することを可能とする冗長化制御装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）第１コントローラ及び第２コントローラが、シリアルバスを介して相互に通信すると共に、通信バスを介して上位装置と通信し、各コントローラは診断フレームを自側より相手側コントローラに送信するトランシーバーと相手側から送信された診断フレームを受信するレシーバーを具備する冗長化制御装置において、
前記第１コントローラ及び第２コントローラは、
自側トランシーバーの送信データのフィードバックチェック手段と、
相手側からの受信データに対する１ビット誤りまたは多ビット誤りを検出する、誤り検出手段と、
を備えることを特徴とする冗長化制御装置。
【００１４】
（２）前記第１コントローラ及び第２コントローラは、前記フィードバックチェック手段のチェック結果及び前記誤り検出手段の検出結果の診断情報を前記上位装置に渡すことを特徴とする（１）に記載の冗長化制御装置。
【００１５】
（３）前記上位装置は、前記第１コントローラ及び第２コントローラ渡された前記診断情報に基づいて故障箇所を特定する判定処理手段を備えることを特徴とする（１）または（２）に記載の冗長化制御装置。
【００１６】
（４）前記判定処理手段は、
（イ）第１コントローラ側診断フレーム送信異常の場合には、第１コントローラ側送信パラレルバスの故障。
（ロ）第２コントローラ側診断フレーム送信異常の場合には、第２コントローラ側送信パラレルバスの故障。
（ハ）第１コントローラ側診断フレーム受信１ビットエラーで第２コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第１コントローラ側受信パラレルバスの故障。
（二）第２コントローラ側診断フレーム受信１ビットエラーで第１コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第２コントローラ側受信パラレルバスの故障。
（ホ）第１コントローラ側診断フレーム受信多ビットエラーまたは受信不能で第２コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第２シリアルバスの故障。
（へ）第２コントローラ側診断フレーム受信多ビットエラーまたは受信不能で第１コントローラ側診断フレーム送信正常の場合には、第１シリアルバスの故障。
の判定アルゴリズムに基づき、故障箇所を特定することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかにに記載の冗長化制御装置。
【００１７】
（５）前記診断フレームは、互いに全ビットが反転した２個のヘッダーを備えていることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかにに記載の冗長化制御装置。
【００１８】
（６）前記シリアルバスが二重化されると共に、前記第１コントローラ及び第２コントローラは、夫々二重化されたトランシーバー及びレシーバーを備え、一方のコントローラの診断情報を二重化されたシリアルバスの正常側を介して他方のコントローラに伝送し、他方のコントローラより上記上位装置に故障箇所の判定情報を渡すことを特徴とする（１）に記載の冗長化制御装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多重故障でない限り、本診断を行うことで故障箇所を特定することができるので、どの部分を交換すればよいかを正確に認識することができ、メンテナンスの効率アップに貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図４で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２１】
制御バス３０に接続された第１コントローラ１００及び第２コントローラ２００並びに制御バス３０を介してこれらコントローラと通信する上位装置３００の構成は、図４におけるコントローラ１０、２０及び上位装置４０の要素と同一機能である。
【００２２】
従来構成に追加された特徴部を説明する。第１コントローラ１００の通信コントローラ１０１は、トランシーバー１０２へのパラレルバスＰＢ１１のデータをフィードバックして送信デーと比較してエラーを検出する、送信データフィードバックチェック手段１０４を備える。
【００２３】
更に、通信コントローラ１０１は、レシーバー１０３からのパラレルバスＰＢ１２を介して得られる受信データを期待値と比較して１ビットのエラーを検出する、受信データ誤り検出機手段１０５を備える。
【００２４】
同様に、第２コントローラ２００の通信コントローラ２０１は、トランシーバー２０２へのパラレルバスＰＢ２１のデータをフィードバックして送信データと比較してエラーを検出する、送信データフィードバックチェック手段２０４を備える。
【００２５】
更に、通信コントローラ２０１は、レシーバー２０３からのパラレルバスＰＢ２２を介して得られる受信データを期待値と比較して１ビットのエラーを検出する、受信データ誤り検出機手段２０５を備える。
【００２６】
図２は、本発明で採用されている診断フレーム６０１、６０２の構成図である。この診断フレームの特徴は、診断フレームヘッダがＤ11及びＤ12の２個で構成され、これらは互いに全ビットが反転したデータ（例：５ＡとＡ５）構成を有する。診断用データＤ２及びフレームチェックシーケンスＤ３は、図６で示した一般構成と同一である。
【００２７】
第１コントローラ１００の通信コントローラ１０１は、第２コントローラ２００の通信コントローラ２０１に対して診断フレーム６０１を送信する。送信データは送信データフィードバックチェック手段１０４で正常に送信されたかを確認される。本結果は通信コントローラ１０１が保存する。
【００２８】
診断フレーム６０１は、第１シリアルバス５１、レシーバー２０３を経由し、通信コントローラ２０１で受信される。この時、診断フレームが１ビットHigh,Lowどちらかへのクランプによりデータが変化していても、２つあるフレームヘッダのどちらかを受信することで診断フレームと認識する。
【００２９】
診断フレーム受信を認識した後、受信データ誤り検出手段２０５により正常時に受信できるはずの診断フレームのデータやＣＲＣと比較し、どのビットが１ビット故障しているかを判定する。多ビットの違いを検出した場合は、診断フレームであること自体が怪しいため診断フレームが受信できないと判断する。本結果は通信コントローラ２０１が保存する。
【００３０】
同様に、第２コントローラ２００の通信コントローラ２０１は、第１コントローラ１００の通信コントローラ１０１に対して診断フレーム６０２を送信する。送信データは送信データフィードバックチェック手段２０４で正常に送信されたかを確認される。本結果は通信コントローラ２０１が保存する。
【００３１】
診断フレーム６０２は、第２シリアルバス５２、レシーバー１０３を経由し、通信コントローラ１０１で受信される。この時、診断フレームが１ビットHigh,Lowどちらかへのクランプによりデータが変化していても、２つあるフレームヘッダのどちらかを受信することで診断フレームと認識する。
【００３２】
診断フレーム受信を認識した後、受信データ誤り検出手段１０５により正常時に受信できるはずの診断フレームのデータやＣＲＣと比較し、どのビットが１ビット故障しているかを判定する。多ビットの違いを検出した場合は、診断フレームであること自体が怪しいため診断フレームが受信できないと判断する。本結果は通信コントローラ１０１が保存する。
【００３３】
両コントローラの診断を実施後、第１コントローラ１００側の診断結果Ｎ１及び第２コントローラ２００側の診断結果Ｎ２は、制御バス３０経由して上位装置３００に送信される。上位装置３００は、判定処理手段３０１を備え、渡された診断結果Ｎ１及びＮ２に基づいて故箇所を特定する論理演算を実行する。
【００３４】
図３は、故障箇所を特定する判定処理手段の構成例を示す論理回路図である。この論理回路は、（Ａ）乃至（Ｆ）の診断結果に対して（イ）乃至（へ）の６箇所の故障箇所を特定する判定を実行する。
【００３５】
（１）第１コントローラ側診断フレーム送信異常の診断結果（Ａ）に対しては、（イ）第１コントローラ側送信パラレルバスＰＢ１１の故障。
【００３６】
（２）第２コントローラ側診断フレーム送信異常の診断結果（Ｂ）に対しては、（ロ）第２コントローラ側送信パラレルバスＰＢ２１の故障。
【００３７】
（３）第１コントローラ側診断フレーム受信１ビットエラーで第２コントローラ側診断フレーム送信正常の診断結果（Ｃ）に対しては、（ハ）第１コントローラ側受信パラレルバスＰＢ１２の故障。
【００３８】
（４）第２コントローラ側診断フレーム受信１ビットエラーで第１コントローラ側診断フレーム送信正常の診断結果（Ｄ）に対しては、（二）第２コントローラ側受信パラレルバスＰＢ２２の故障。
【００３９】
（５）第１コントローラ側診断フレーム受信多ビットエラーまたは受信不能で第２コントローラ側診断フレーム送信正常の診断結果（Ｅ）に対しては、（ホ）第２シリアルバス５２の故障。
【００４０】
（６）第２コントローラ側診断フレーム受信多ビットエラーまたは受信不能で第１コントローラ側診断フレーム送信正常の診断結果（Ｆ）に対しては、（へ）第１シリアルバス５１の故障。
【００４１】
上位装置３００の判定処理手段３０１による故障箇所の通知は、上位装置のオペレーターに対してのみでなく、コントローラ自身が持つＬＥＤ、液晶パネル等の表示機能で故障箇所の通知を行うこともできる。
【００４２】
図４は、本発明を適用した冗長化制御システムの他の実施形態を示す機能ブロック図である。図１の実施形態との差は、シリアルバスが二重化されており、これらバスを介して通信する要素（対応する要素には「´」を付して示す）も二重化されている構成にある。
【００４３】
このようにいるシリアルバスが二重化されている構成では、例えば第２コントローラ２００側の診断結果Ｎ２を、正常なシリアルバス５２を使用して第１コントローラ１００に通知することができる。
【００４４】
第１コントローラ１００の通信コントローラ１０１には、第１コントローラ１００側の診断結果Ｎ１及び第２コントローラ２００側の診断結果Ｎ２を入力する判定処理手段８００が設けられ、図３で説明した判定論理による故障箇所の特定処理が実行され、上位装置３００に故障箇所通知Ｃが送信される。
【００４５】
このような構成によれば、故障箇の判定処理を、制御バス３０を経由せずにコントローラ側のハードウェアで実行できるので、制御バスの通信トラフィックを軽減することが可能である。更に、上位装置３００が片側のコントローラのみに接続されているような系でも故障箇所を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した冗長化制御システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明で採用されている診断フレームの構成図である。
【図３】故障箇所を特定する判定処理手段の構成例を示す論理回路図である。
【図４】本発明を適用した冗長化制御システムの他の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図５】従来の冗長化制御システムの構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】従来の診断フレームの一般的な構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
３０  制御バス
５１、５２  第１、第２シリアルバス
１００  第１コントローラ
１０１  通信コントローラ
１０２  トランシーバー
１０３  レシーバー
１０４  送信データフィードバックチェック手段
１０５  受信データ誤り検出手段
ＰＢ１１  送信データパラレルバス
ＰＢ１２  受信データパラレルバス
２００  第２コントローラ
２０１  通信コントローラ
２０２  トランシーバー
２０３  レシーバー
２０４  送信データフィードバックチェック手段
２０５  受信データ誤り検出手段
ＰＢ２１  送信データパラレルバス
ＰＢ２２  受信データパラレルバス
３００  上位装置
３０１  判定処理手段
６０１、６０２  第１、第２診断フレーム
【図１】
2010165136.tif 000003
【図２】
2010165136.tif 000004
【図３】
2010165136.tif 000005
【図４】
2010165136.tif 000006
【図５】
2010165136.tif 000007
【図６】
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